Reúso de efluente de estamparia digital pós tratamento fotocatalítico

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Faculdade de Engenharia Química

AMANDA APARECIDA RUY DE CAMARGO BARROS

REÚSO DE EFLUENTE DE ESTAMPARIA DIGITAL PÓS TRATAMENTO FOTOCATALÍTICO

CAMPINAS 2016

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AMANDA APARECIDA RUY DE CAMARGO BARROS

REÚSO DE EFLUENTE DE ESTAMPARIA DIGITAL PÓS TRATAMENTO FOTOCATALÍTICO

Dissertação apresentada à Faculdade

de Engenharia Química da

Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestra em Engenharia Química.

Orientador: Prof. Dr. ELIAS BASILE TAMBOURGI

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA AMANDA APARECIDA RUY DE CAMARGO BARROS, E ORIENTADA PELO PROF. DR. ELIAS BASILE TAMBOURGI.

CAMPINAS 2016

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Ficha catalográfica

Universidade Estadual de Campinas Biblioteca da Área de Engenharia e Arquitetura Elizangela Aparecida dos Santos Souza - CRB 8/8098

Barros, Amanda Aparecida Ruy de Camargo,

B278r BarReúso de efluente de estamparia digital pós tratamento fotocatalítico / Amanda Aparecida Ruy de Camargo Barros. – Campinas, SP : [s.n.], 2016.

BarOrientador: Elias Basile Tambourgi.

BarDissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química.

Bar1. Efluente têxtil. 2. Fotocatálise homogênea. 3. Corante têxtil. 4. Indústria têxtil. I. Tambourgi, Elias Basile,1957-. II. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Química. III. Título.

Informações para Biblioteca Digital

Título em outro idioma: Reuse of effluent digital printing after photocatalytic treatment Palavras-chave em inglês:

Textile effluent

Photocatalysis homogenously Dye textile

Textile industry

Área de concentração: Engenharia Química Titulação: Mestra em Engenharia Química Banca examinadora:

Juliana Ferrari Ferreira Secato Secato, Juliana Ferrari Ferreira Luiz Carlos Bertevello

Bertevello, Luiz Carlos Data de defesa: 12-02-2016

Programa de Pós-Graduação: Engenharia Química

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FOLHA DE APROVAÇÃO

Dissertação de Mestrado defendida por Amanda Aparecida Ruy de Camargo Barros e aprovada em 12 de fevereiro pela banca examinadora constituída pelos doutores: Prof. Dr. Elias Basile Tambourgi (Orientador)

Prof. Dr. Luiz Carlos Bertevello

Prof ª. Dr ª. Juliana Ferrari Ferreira Secato

A Ata de defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida acadêmica do aluno.

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DEDICATÓRIA

Dedico o presente trabalho aos professores, amigos e familiares sem os quais não teria se tornado possível a realização deste, ao meu avô Sebastião que, mesmo não estando presente fisicamente, sempre me acompanhou e meu deu forças para continuar e a todos que possam utilizá-lo como fonte de informações para futuros trabalhos científicos.

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AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus por tornar possível a realização de mais um sonho em minha vida.

Ao professor Elias pela oportunidade, orientação e confiança no meu trabalho, tornando possível a realização de mais um sonho.

Ao professor Jorge Marcos Rosa pela orientação, dedicação, paciência e ensinamentos doados em todos os momentos e ao Programa de Apoio à Pesquisa do SENAI-SP juntamente com a Faculdade de Tecnologia SENAI “Antoine Skaf”, por cederem gentilmente o laboratório de Estamparia Digital e equipamentos para a realização dos experimentos necessários.

Ao CNPq pelo suporte financeiro investido a mim para a realização do presente trabalho.

Aos meus pais Rosana e Cláudio, meu padrasto Antônio, meus irmãos Daniela e Bruno e meu cunhado William pelo apoio e compreensão nas horas difíceis.

Ao meu avô Sebastião (in memoriam) que nunca deixa de se fazer presente em minha vida.

Aos amigos do laboratório de Processos de Separação (Dani, Ju, Thamirys, André, Diego e Edgar) pela ajuda e suporte durante todo o período de mestrado.

Aos amigos que me acolheram de portas abertas na Unicamp e foram essenciais à minha adaptação na cidade.

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RESUMO

O presente trabalho teve como principal objetivo o tratamento por Processo Oxidativo Avançado (POA) via fotocatálise homogênea H2O2/UV de efluentes oriundos de estamparia digital de tecidos de algodão com corantes reativos, visando posterior reutilização em banhos de preparação e lavagem de tecidos de algodão a serem estampados digitalmente. Em seguida, comparou-se o POA com o processo físico-químico, utilizado convencionalmente na indústria têxtil. Para o POA, utilizou-se um reator fotoquímico com capacidade de 10 litros, contendo três lâmpadas UV-C com 8 Watts de potência cada, acionamento independente e sistema de circulação interno. Foram obtidos eficiência de descoloração (ED) de 28,6% e 79,59% nos processos fotoquímico e físico-químico, respectivamente, para o efluente puro e 81,8% e 86,56%, respectivamente, para o efluente diluído em 1:4. Para o efluente diluído, apesar dos valores de ED obtidos terem sido semelhantes, o resultado apresentado pelo POA pode ser considerado como o ideal, visto que o processo físico-químico apresentou a geração de 131,4 g de lodo para cada m3 tratado, lodo este que deve ser prensado, seco e enviado para a incineração, enquanto que o POA gera apenas espécies inócuas como resíduos, tais como CO2 e H2O, podendo ser descartado em corpos hídricos sem maiores impactos ambientais ou ainda serem reaproveitados em novos processos de preparação e tratamento posterior de estampados. Nos ensaios de reaproveitamento do efluente tratado por POA, o grau de brancura inicial e a intensidade colorística obtida nas estampas não apresentaram diferenças significativas quando comparados com os mesmos ensaios executados com água normal de reabastecimento.

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ABSTRACT

The present work had as main objective the use of Advanced Oxidative Process (AOP) by homogeneous photocatalysis H2O2/UV, in order to treat effluents from digital printing of cotton fabrics with reactive dyes, aiming to further reuse in baths of bleaching, preparation and washing of cotton printed digitally. Then it was compared the AOP with the physical-chemical process, conventionally used in the textile industry. For the AOP, it was used a photochemical reactor with capacity of 10 liters, containing three lamps UV-C with 8 Watts of power each, independent actuation and internal circulation system. Were obtained efficiency of discoloration (ED) of 28.6% and 79,59% in the photochemical processes and physical-chemical, respectively, for the raw effluent and 81.8% and 86,56%, respectively, for the effluent diluted in 1:4. For the diluted effluent, despite the values of ED obtained were similar, the result presented by the POA can be regarded as ideal, seeing that the process of physical-chemical presented the generation of 131.4 g of sludge for each m3 treated, sludge this that should be pressed, dry and sent to incineration, while the AOP only generates innocuous species as waste, such as CO2 and H2O and can be discarded without major environmental impacts or even be reutilized in new processes of preparation and subsequent treatment of digital printing. In the tests of reutilization of effluent treated by AOP, the initial degree of whiteness and the coloristic intensity obtained in the printing showed no significant differences when compared with the same tests performed with normal water of refueling.

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LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1. Faturamento do setor têxtil e de confecção (em US$ bilhões). IEMI, 2013. ... 18

Figura 2. Percepção visual de um objeto (ROSA, 2013). ... 25

Figura 3. Espectro visível da luz (sobiologia.com.br, 2015) ... 26

Figura 4. Absorbância em função do tempo para o ensaio 1. ... 40

Figura 10. Absorbância em função do tempo para o ensaio 7... 44

Figura 11. Absorbância em função do tempo para o ensaio 8... 45

Figura 12. Absorbância em função do tempo para o ponto central 1. ... 45

Figura 13. Absorbância em função do tempo para o ponto central 2. ... 46

Figura 14. Influências mútuas entre Potência e Concentração de H2O2... 48

Figura 15. Influências mútuas entre Diluição e Concentração de H2O2... 49

Figura 16. Influências mútuas entre Diluição e Potência ... 49

Figura 17. Comparação do grau de brancura pós alvejamento. ... 50

Figura 18. Comparação da cor verde na estampa do tecido lavado. ... 51

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Setor têxtil e de confecção no mundo. (Adaptado de IEMI, 2013). ... 18

Tabela 2. Principais Processos de Preparação (ROSA, 2013). ... 21

Tabela 3. Fluxograma dos processos de tinturaria e estamparia (Rosa, 2013). ... 22

Tabela 4. Sistemas típicos de Processos Oxidativos Avançados (Fioreze, 2013). ... 30

Tabela 5. Reagentes utilizados no primeiro alvejamento. ... 32

Tabela 6. Reagentes utilizados no segundo alvejamento. ... 33

Tabela 7. Reagentes utilizados no banho de pré-tratamento digital. ... 34

Tabela 8. Condições utilizadas para a vaporização do tecido. ... 34

Tabela 9. Condições utilizadas nos banhos feitos posteriormente. ... 36

Tabela 10. Condições e os respectivos fatores utilizados na análise estatística. ... 37

Tabela 11. Quantidade dos reagentes utilizados no tratamento físico-químico. ... 37

Tabela 12. Combinação de fatores em cada experimento realizado. ... 39

Tabela 13. Eficiência obtida em cada ensaio realizado. ... 47

Tabela 14. Análise da variância do modelo mais ajustado ao experimento, para 95% de nível de confiança ... 47

Tabela 15. Resultados obtidos para o tratamento físico-químico. ... 52

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SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ... 14 2. OBJETIVOS... 16 2.1. Objetivo geral ... 16 2.2. Objetivos Específicos ... 16 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 17 3.1. Indústria Têxtil ... 17 3.1.1. Algodão... 19 3.2. Beneficiamento Têxtil ... 19 3.2.1. Processos de Preparação ... 20 3.2.2. Processos de Coloração ... 21 3.2.3. Processos de Acabamento... 22 3.3. Processos de Coloração ... 24 3.3.1. Corantes ... 24 3.3.2. Cor ... 25 3.4. Estamparia Têxtil ... 26 3.4.1. Estamparia Digital ... 27 3.5. Efluentes Têxteis ... 28

3.5.1. Tratamento de Efluentes Têxteis ... 29

3.5.1.1. Tratamento por Processos Oxidativos Avançados (POA´s) ... 29

3.5.1.2. Tratamento por processos alternativos ... 31

4. METODOLOGIA ... 32

4.1. Desengomagem ... 32

4.2. Alvejamento ... 32

4.2.1. Primeiro alvejamento ... 32

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4.3. Banho para pré-tratamento digital ... 33

4.4. Estampagem digital ... 34

4.5. Tratamento posterior ... 35

4.6. Tratamento do efluente ... 36

4.6.1. Tratamento por fotocatálise ... 36

4.6.2. Tratamento físico-químico... 37

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 39

5.1. Resultados obtidos para o planejamento fatorial ... 39

5.1.1. Ensaio 1 ... 40 5.1.2. Ensaio 2 ... 40 5.1.3. Ensaio 3 ... 41 5.1.4. Ensaio 4 ... 42 5.1.5. Ensaio 5 ... 42 5.1.6. Ensaio 6 ... 43 5.1.7. Ensaio 7 ... 44 5.1.8. Ensaio 8 ... 44 5.1.9. Ensaio 9 ... 45 5.1.10. Ensaio 10 ... 46

5.2. Modelagem e superfícies de resposta ... 47

5.2.1. Análise do modelo ANOVA ... 47

5.2.2. Superfícies de resposta ... 48

5.3. Comparação efluente tratado versus água de reabastecimento ... 50

5.3.1. Alvejamento ... 50

5.3.2. Tratamento posterior à estampagem digital ... 51

5.4. Comparação tratamento físico-químico versus tratamento fotocatalítico 52 5.4.1. Tratamento físico-químico... 52

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6. CONCLUSÕES ... 54

7. SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS ... 55

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1. INTRODUÇÃO

A indústria têxtil é um setor importante na economia brasileira, representando cerca de 3,5% do PIB nacional, segundo a Associação Brasileira da Indústria Têxtil e Confecção (ABIT, 2011).

Dentre os processos envolvidos na confecção de artigos têxteis, o objeto de estudo do presente trabalho será a estamparia, processo este que se baseia na adição de cor, de maneira não uniforme, à superfície têxtil. Muitos são os métodos utilizados para esse processo, porém a estamparia digital ganhou destaque atualmente devido às vantagens em relação aos outros métodos.

A estamparia digital é um processo inovador no qual imagens, cores, padrões e estampas são produzidas no substrato por cabeçotes de jatos de tinta, comandados por computadores. Essa técnica possui vantagens, dentre elas a melhor definição das imagens produzidas e a possibilidade de utilização de um maior número de cores, quando comparado à estamparia por corrida de cilindros, tradicionalmente empregada, que permite o máximo de 8 cores.

Porém, juntamente com a evolução das técnicas de estampagem, há também o aumento no consumo de água. Isso ocorre devido às lavagens que são necessárias após o processo. Utiliza-se uma relação de banho de 1:5, ou seja, para cada banho, são necessários cerca de 5 litros de água para lavar 1 quilo de tecido estampado.

Sabe-se que a água é um recurso natural renovável que, apesar de sua abundância no planeta Terra, não está disponível totalmente para o consumo humano. Cerca de 97,5% da água é salgada e se concentra nos oceanos. 2,5% da água é doce, porém se encontra na forma de geleiras e está concentrada nas regiões polares. Portanto, resta, apenas, 0,7% para a humanidade, sendo que somente 0,007% está disponível em lagos e rios superficiais. (UNESP, 2015)

Além disso, sabe-se também que há uma má distribuição da água no Brasil, ficando a região norte com a maior parte da água doce disponível e a região nordeste com a

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menor fração, fazendo com que haja inúmeros problemas, como a seca e a proliferação de doenças decorrentes da falta d’água nesses locais.

A falta de recursos hídricos também é agravada pela não conscientização da população e das indústrias em evitar o desperdício e pela poluição da água e a falta de planos para a reutilização da mesma.

Desse modo, com os problemas hídricos enfrentados atualmente, principalmente no estado de São Paulo, é importante que se diminua ao máximo a quantidade de água utilizada nos processos têxteis ou, na medida do possível, que o recurso natural seja reutilizado para outras áreas da indústria, diminuindo assim seu consumo e tornando o processo mais sustentável.

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2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo geral

Reutilização de efluente tratado, proveniente da lavagem do tecido submetido à estamparia digital, por tratamento fotocatalítico e físico-químico. O efluente tratado deve ser reutilizado para posteriores lavagens de tecidos.

2.2. Objetivos Específicos

• Verificar as melhores condições de tratamento aplicando-se planejamento fatorial 2³, sendo os fatores analisados a concentração de peróxido de hidrogênio, o fator de diluição do efluente e a potência irradiada pelas lâmpadas UV.

• Reutilizar o efluente tratado para a área de estamparia digital, nos processos de alvejamento, preparação e lavagem do tecido.

• Comparar a eficácia do tratamento proposto versus tratamento físico-químico convencional.

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3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1. Indústria Têxtil

Segundo Marcelo Prado, diretor do IEMI (Instituto de Estudos e Marketing Industrial), o setor têxtil e confeccionista no Brasil representa muito para o desenvolvimento econômico e social do país, e a recuperação do PIB nacional, atualmente com um crescimento muito pequeno, só se torna possível com a retomada de investimentos e consequente expansão da indústria de transformação.

Ainda de acordo com Marcelo Prado, o Brasil não poderá abrir mão do dinamismo, ousadia e resistência oferecidos pela indústria têxtil e confeccionista. Isso pode ser observado baseando-se nas estatísticas que indicam que o setor têxtil é responsável por agregar, a cada ano, cerca de R$ 114 bilhões em produção e R$ 1,6 bilhões em postos de trabalho, diretos e indiretos.

Dados do IEMI 2011 mostram que o Brasil ocupa a quinta posição entre os maiores produtores de manufaturas têxteis e a quarta posição entre os maiores produtores mundiais de artigos de vestuário, como mostra a Tabela 1.

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Tabela 1. Setor têxtil e de confecção no mundo. (Adaptado de IEMI, 2013).

Produtores de Têxteis Produtores de Vestuário País Produção (mil ton) %mundial País Produção (mil ton) % mundial

1. China 41.461 50,2% 1. China 22.582 47,2%

2. Índia 5.669 6,9% 2. Índia 3.416 7,1%

3. EUA 4.403 5,3% 3. Paquistão 1.497 3,1%

4. Paquistão 2.996 3,6% 4. Brasil 1.258 2,6%

5. Brasil 2.011 2,4% 5. Turquia 1.216 2,5%

6. Indonésia 1.952 2,4% 6. Coréia do Sul 1.003 2,1%

7. Taiwan 1.874 2,3% 7. México 991 2,1%

8. Turquia 1.545 1,9% 8. Itália 913 1,9%

9. Coréia do

Sul 1.483 1,8% 9. Malásia 684 1,4%

10. Tailândia 933 1,1% 10. Taiwan 679 1,4%

O setor têxtil no Brasil emprega cerca de 1,7 milhões de brasileiros, sendo 75% funcionários do segmento de confecção, mulheres em sua maioria. Possuindo uma das últimas cadeias têxteis completas do ocidente, produzindo desde fibras até as confecções, a indústria têxtil no Brasil reúne mais de 32 mil empresas, sendo que mais de 80% destas são confecções de pequeno e médio porte.

O setor têxtil brasileiro representa cerca de 6% do valor total da produção da indústria de transformação e seu faturamento pode ser observado na Figura 1.

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3.1.1. Algodão

O algodão é uma fibra mundialmente conhecida, obtida através dos frutos de algumas espécies do gênero Gossypium, família Malvaceae.

Segundo a ABRAPA (Associação Brasileira dos Produtores de Algodão), uma média de 35 milhões de hectares da fibra são plantados por todo o planeta, anualmente, o que coloca o algodão entre as mais importantes culturas de fibras do mundo.

O algodão é produzido em mais de 60 países, sendo que, atualmente, os principais produtores da fibra são China, Índia, EUA, Paquistão e Brasil.

Sabe-se, também, que a demanda mundial do produto tem aumentado gradativamente, desde a década de 1950, chegando a um aumento de 2% anualmente. Isso se deve à enorme aplicabilidade do algodão na indústria, tendo como destaque a indústria têxtil. (ABRAPA, 2015).

Na confecção de artigos têxteis, segundo Aquino (2015), a pluma de algodão é a matéria-prima mais utilizada em toda a cadeia têxtil do Brasil, quando comparada às fibras de origem artificial ou sintética.

Ainda de acordo com a Aquino (2015), no contexto geral da produção de fios, a participação do consumo da fibra de algodão foi da ordem de 80% e, na tecelagem, 58% do fio utilizado na fabricação de tecidos são de algodão, 39% são de fibras sintéticas e apenas 3% são de outras fibras naturais. Já no segmento de fabricação de malharia, a fibra de algodão também se destaca com 51,2% do fio utilizado, ficando com 48,7% as fibras artificiais e sintéticas e 0,01% as provenientes de outras fibras naturais.

3.2. Beneficiamento Têxtil

O beneficiamento têxtil é composto por processos realizados nos quais o tecido é submetido a tratamentos específicos, a fim de conferir certas qualidades e características necessárias ao produto final. Os processos podem ser contínuos ou em batelada e são geralmente divididos em Preparação, Coloração e Acabamento.

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Sabe-se que, ao longo de todos os processos têxteis, há uma grande geração de poluentes, sendo eles sólidos, líquidos e gasosos, dentre os quais, os líquidos são mais preocupantes, visto que são gerados em maior volume e têm uma carga elevada de diversos contaminantes, dentre eles os tensoativos, dispersantes, fixadores e silicatos.

No processo de beneficiamento do algodão, por exemplo, são descartados, no mínimo, cerca de 35 litros de efluente para cada quilograma de substrato tratado. Isso se deve à geração de efluentes e a não reutilização dos banhos de tratamento. Os corantes presentes nesse efluente são significativamente variados, o que faz com que se tenham unidades absorciométricas de cor na faixa de 420 nm a 600 nm. (MACHADO et al., 2006; GARCIA, 2006).

3.2.1. Processos de Preparação

São processos responsáveis pela preparação do substrato para posterior coloração, seja por estampagem ou tingimento.

Os também chamados Beneficiamentos Primários, geralmente geram efluentes líquidos com altos valores de pH e de compostos orgânicos, com exceção de processos como a termofixação, navalhagem, felpagem e chamuscagem.

Os efluentes do processo de preparação não possuem altos índices de absorciometria quando comparados aos provenientes de tingimento e estamparia, porém, a carga orgânica e de sais geralmente são altas. (BASTIAN et al., 2009; ROSA, 2013; SALEM, 2011).

Os principais processos de preparação, sua finalidade e os insumos utilizados para cada um estão representados na Tabela 2.

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Tabela 2. Principais Processos de Preparação (ROSA, 2013).

Processo Finalidade Principais Insumos Utilizados

Purga ou Limpeza Remover óleos e graxas.

Tensoativos não-iônicos e aniônicos, carbonato de sódio, hidróxidos de sódio e amônio, ácido acético, ácido sulfúrico, polímeros acrílicos e pectinases.

Alvejamento

Remover óleos, graxas e cascame (algodão), conferir maior grau de brancura em fibras de algodão e lã.

Tensoativos não-iônicos e aniônicos, carbonato de sódio, hidróxidos de sódio e amônio, ácido acético, ácido sulfúrico, polímeros acrílicos, peróxido de hidrogênio, silicato de sódio, catalase e cloreto de magnésio.

Desengomagem

Oxidativa _{Remover gomas à base de amido}

e tecidos planos de algodão. Desengomagem

Enzimática

Tensoativos não-iônicos e aniônicos, amilase e polímeros acrílicos.

Mercerização e Caustificação

Conferir maior brilho e

estabilidade dimensional em fios e tecidos de algodão.

Tensoativos aniônicos, hidróxido de sódio e ácido acético.

Cloragem Diminuir a capacidade de

feltragem da lã.

Tensoativos não-iônicos, hipoclorito de sódio e metabissulfito de sódio.

PESilk Promover aspecto de seda em

tecidos e poliéster.

Tensoativos aniônicos, hidróxido de sódio e ácido acético.

3.2.2. Processos de Coloração

São processos onde o tecido é colorido parcialmente, no caso da estampagem ou totalmente, no caso do tingimento.

Os Processos Secundários, como também são conhecidos, assim como os processos primários, podem ser realizados continuamente ou em batelada. Na Tabela 3 estão representadas as operações realizadas e suas respectivas finalidades para os processos de tinturaria e estamparia.

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Tabela 3. Fluxograma dos processos de tinturaria e estamparia (Rosa, 2013).

TINTURARIA ESTAMPARIA

Operação Finalidade Operação Finalidade

Carregamento Colocar o substrato na máquina

para o beneficiamento Carregamento

Colocar o substrato na máquina para o beneficiamento

Preparação Purgar e/ou alvejar o substrato Preparação Purgar e/ou alvejar o substrato

Tingimento Colorir o substrato Hidroextração e

Acabamento Retirar o excesso de água

Lavagem Retirar o corante não fixado Estamparia

Colorir o substrato através de estamparia a quadro, digital ou rotativa

Tratamento Posterior

Efetuar tratamento para melhorar

os índices de solidezes da cor Termofixação

Fixar o corante na fibra através de fluxo de ar aquecido ou vaporização

Hidroextração e Acabamento

Retirar o excesso de água e conferir propriedades diferenciadas ao substrato

Tratamento Posterior

Retirar o espessante e o corante não fixado

Secagem

Retirar o excesso de umidade

Hidroextração e Acabamento

Retirar o excesso de água e conferir propriedades diferenciadas ao substrato

Secagem Retirar o excesso de umidade

3.2.3. Processos de Acabamento

Os processos de acabamento também são conhecidos como Beneficiamento Terciário e têm como objetivo o tratamento específico do tecido, de acordo com sua utilização.

São divididos em físicos, como a Navalhagem e a Felpagem e físico-químicos como, por exemplo, o amaciamento e a impermeabilização.

O tratamento físico não gera resíduos que necessitem ser descartados em efluentes, porém o efluente gerado pelo tratamento físico-químico possui uma alta carga orgânica e, em muitos casos, uma alta taxa de sais metálicos. (ROSA, 2013; PALMER, 1977; HASSEMER, 2006, BASTIAN et al., 2009).

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a) Navalhagem - é o corte milimétrico de um looping formado no tecimento, propiciando aspecto de veludo conhecido popularmente por Plush e;

b) Felpagem - é o esgarçamento dos fios, propiciando aspecto peludo e macio e a Lixagem, que propicia aspecto desgastado.

Os acabamentos físico-químicos podem ser realizados tanto continuamente como em batelada. Os principais tratamentos são descritos a seguir:

a) Amaciamento – Confere ao substrato maciez e lisura. São utilizados sais de ácidos graxos ou quaternários de amônio e podem ser, ou não, aditivados com micro emulsões de silicone, parafinas ou de polietilenos, muito utilizados em artigos de vestuário em geral;

b) Anti-chama ou Ignífugo: Aplicação de sais de Boro, Alumínio ou Fósforo, cuja finalidade é retardar a propagação da chama, usados em tecidos técnicos para laterais de porta de veículos, por exemplo;

c) Impermeabilização: Acabamentos com Fluorcarbonos ou misturas de Sabão de Sódio e Alumínio, para lonas, toldos e guarda-chuvas;

d) Encorpamento: Resinas Acrílicas, Amidos, Acetato de Polivinila e Álcool Polivinílico, são muito utilizados em acabamentos de tecidos para cintas abdominais, bojos de sutiãs e entretelas;

e) Anti-esgarçamento: Sais de Sílica usados em tecidos planos com tendência ao esgarçamento, como tecidos de seda ou viscose;

f) Anti-Microbiano: Biguanidas, Ácido Peracético e Hipoclorito de Sódio são alguns dos mais usados na desinfecção e prevenção na proliferação de microorganismos e;

g) Biopolimento: Feito principalmente com enzimas celulases sobre tecidos de Algodão ou Lyocel.

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3.3. Processos de Coloração

A tintura de tecidos começou há milhares de anos atrás e, por isso, muitos tipos de corantes foram desenvolvidos para tal finalidade.

O consumidor de artigos têxteis busca não só a estética em suas roupas, mas também propriedades como a duração da cor no tecido frente à luz, lavagem e transpiração, por um período longo de tempo. Para isso, os corantes devem apresentar alta afinidade com a fibra do tecido, resistência aos agentes desencadeadores do desbotamento, uniformidade na coloração e serem economicamente viáveis.

O tingimento é composto por diversas etapas que são escolhidas de acordo com a natureza da fibra têxtil e suas características estruturais, a classificação e disponibilidade do corante para aplicação, a compatibilidade das propriedades de fixação com o destino do material a ser tingido, entre outras.

A fixação do corante à fibra ocorre através de processos como a insolubilização do corante ou de derivados gerados e de reações químicas. É importante saber que ao final do processo de tingimento é necessária a lavagem do tecido em banhos correntes para a liberação do excesso de corante impregnado, havendo a geração de um efluente. (GUARANTINI e ZANONI, 2000).

3.3.1. Corantes

De acordo com Billmeyer e Saltzman (1981), corantes são definidos como sendo substâncias que possuem poder de reflexão de ondas eletromagnéticas cujo comprimento está compreendido entre 400 e 700 nm.

Para Zollinger (2003), corantes são substâncias capazes de absorver ondas eletromagnéticas do espectro visível, na faixa entre 400 e 700 nm. Ele classifica, também, os corantes em três principais grupos: Cromóforos (grupos lineares ou cíclicos com duplas ligações conjugadas, responsáveis pela ressonância), Auxocromos (grupos doadores de elétrons) e Anti-auxocromos (grupos receptores de elétrons).

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Porém, em 2006, a International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), definiu que o termo Auxocromo era obsoleto, classificando os sistemas cromógenos em grupos doadores de elétrons (grupos de maior densidade eletrônica), grupos receptores de elétrons (menor densidade eletrônica) e grupos cromóforos (responsáveis pela cor).

3.3.2. Cor

De acordo com Albert Henry Munsell, famoso professor do Massachusetts College of Art and Design, o formato de um objeto é reconhecido através do contraste entre sua cor e a cor do fundo em que se encontra esse objeto. Isso ocorre devido à excitação da retina do observador, fazendo com que seja interpretada pelo cérebro como feixes de luz. (MUNSELL, 1981).

Já para Gomes Melo et al. (2009), um objeto colorido pode ser visto pelos olhos de um observador desde que haja uma fonte de luz que ilumine tal objeto. A percepção do objeto causada no cérebro é fruto de uma energia radiante visível transmitida aos olhos. Isso pode ser observado na Figura 2.

Figura 2. Percepção visual de um objeto (ROSA, 2013).

Os autores postularam também que o termo Luz é dado à propagação de ondas eletromagnéticas situadas entre 400 e 700 nm, sendo este o intervalo de radiação visível pelos seres humanos, conhecido como Espectro Visível, observado na Figura 3.

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Figura 3. Espectro visível da luz (sobiologia.com.br, 2015)

3.4. Estamparia Têxtil

A estamparia têxtil é um conjunto de figuras ou desenhos impressos em tecidos que, uma vez repetidos total ou parcialmente em sua superfície, constituem uma padronagem.

Do ponto de vista de agentes colorantes, pode ser classificada em dois tipos:

a) estampas com pigmentos - substâncias insolúveis em água e que não possuem afinidade específica com nenhum tipo de fibra, necessitando de uma resina acrílica para que possam ser fixados e;

b) estampas com corantes - substâncias que possuem afinidade, reagindo cada qual com uma fibra específica; como exemplo podemos citar os corantes reativos para algodão ou ainda os corantes ácidos para seda.

Os pigmentos ainda são maioria, 45% a 50% da produção é efetuada com pigmentos, por ser um método simples e econômico.

Do ponto de vista metodológico, a estamparia pode ser classificada em dois principais tipos:

c) direta - onde o agente colorante é aplicado diretamente na superfície do tecido e;

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d) indireta - onde o agente colorante é aplicado em um papel especial e depois transferido para o tecido através de calor; esta técnica é utilizada exclusivamente com corantes dispersos em tecidos compostos por fibras de poliamida ou poliéster.

E, finalmente, sob o ponto de vista industrial, a estamparia pode ser dividida em três tipos:

e) quadros - matrizes que podem ser utilizadas de modo manual (pequena/média produção) ou automático (média/alta produção), onde é necessário uma matriz para cada cor;

f) rotativa - com matrizes cilíndricas dispostas em equipamentos que podem alcançar velocidades de até 80 m·min-1; assim como a estamparia a quadro, a estamparia rotativa também utiliza uma matriz por cor e;

g) digital, que não necessita de matrizes por ser um processo de design assistido por computação, com possibilidade infinita de cores (ANDREONI, 2008; LEVINBOOK, 2008; FLORIANO, 2012; SANTOS e GOUVINHAS, 2013)

3.4.1. Estamparia Digital

A estamparia digital surgiu na década de 2000, auxiliando para que muitas limitações relacionadas à estamparia deixassem de existir, por se tratar de um processo totalmente digital.

Tem obtido cada vez mais espaço nos processos de estamparia têxtil, não somente pela diminuição de limitações nos processos de criação de desenhos e eliminação de matrizes, como quadros ou cilindros, bem como pela economia de água e pela possibilidade de trabalhar-se com uma quantia ilimitada de cores, permitindo assim, estampas com excelentes definições (NEIRA, 2012; FLORIANO, 2012; BEZERRA et al, 2014).

A técnica utilizada pela estamparia digital se baseia no mesmo princípio de funcionamento das impressoras de cabeçotes caseiras, no qual a impressora é acoplada a um equipamento de interpretação da imagem (computador) que, ao receber os dados de impressão, dá o comando à impressora para que reproduza a imagem através da deposição das tintas sobre o tecido. Até recentemente estava limitada à criação de amostras, ou provas que

(28)

antecediam a estamparia convencional de larga escala. Avanços tecnológicos, porém, criaram o potencial para que a estamparia digital substitua a estamparia tradicional em curtas e médias metragens, e até mesmo em algumas tiragens de produção de alta qualidade, tomando-se como base de comparação a qualidade, o custo e a velocidade (MACEDO, 2008; VIEIRA, 2014).

Diferentemente da estampagem rotativa e por quadros, a digital requer um tratamento do tecido anterior à estampagem. Este tratamento requer alguns reagentes responsáveis pela fixação da cor no tecido e uma melhor qualidade de impressão e resolução da imagem obtida.

Sabe-se ainda que o tecido após ser estampado, deve ser submetido a banhos com reagentes específicos, afim de e retirar os corantes não fixados, mantendo a qualidade da imagem. Portanto, são gerados efluentes provenientes dos banhos que devem ser tratados antes de seu descarte.

3.5. Efluentes Têxteis

Os efluentes provenientes da indústria têxtil devem ser descartados de acordo com a RESOLUÇÃO CONAMA Nº 357, DE 17 DE MARÇO DE 2005, que versa sobre a classificação dos corpos d´água e critérios ambientais para seu enquadramento, estabelecendo condições e padrões pré-definidos para o lançamento do mesmo.

Em sua maioria, os efluentes têxteis são gerados pelos processos de preparação, tingimento, estampagem e acabamento, o que acarreta ao efluente características como a elevada quantidade de sólido totais (ST) e a grande variação da demanda bioquímica e química de oxigênio (DBO e DQO).

Segundo Leão et al (2002), há também a elevada carga de aditivos, surfactantes e corantes provenientes da não fixação no tecido (10 a 15% perdidos para o efluente) presentes, que são responsáveis pela baixa biodegradabilidade dos efluentes têxteis.

Por fim, sabe-se também que processos como lavagem, branqueamento, tingimento e acabamento geram efluentes com alta carga de sais, solventes, surfactantes e

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diversos tipos de corantes, fazendo com que se tenha um efluente de composição complexa. (BARREDO-DAMAS et al, 2006).

3.5.1. Tratamento de Efluentes Têxteis

Em geral, as técnicas utilizadas para o tratamento de efluentes têxteis baseiam-se na coagulação seguida por flotação ou sedimentação. Essa técnica se mostra eficiente na remoção de material particulado, porém deixa a desejar quando se fala na remoção da cor e de compostos orgânicos dissolvidos.

A técnica de adsorção por carvão ativado também se mostra deficiente em algumas situações, como no caso de efluentes que contenham corantes catiônicos. Estes não serão adsorvidos, já que o carvão ativo apresenta uma superfície com carga positiva, impossibilitando o processo.

Além disso, os processos descritos anteriormente apresentam o inconveniente da geração final de um volume de resíduo contaminado, que exige uma solução para o correto destino. Dentro dos processos destrutivos, há ainda o processo biológico, o qual gera uma grande quantidade de lodo. (LUCAS et al, 2008).

Devido aos inconvenientes resultantes desses processos, buscaram-se, nas últimas décadas, novas técnicas para o tratamento de efluentes têxteis, com o objetivo de reduzir os impactos ambientais causados aos corpos hídricos e até de reaproveitar total ou parcialmente a água presente nele.

3.5.1.1. Tratamento por Processos Oxidativos Avançados (POA´s)

A grande variedade de corantes e auxiliares de tingimento utilizados na indústria têxtil faz com que os tratamentos por Processos Oxidativos Avançados sejam cada vez mais explorados nos dias atuais.

Tais processos baseiam-se na formação de radicais livres, em especial o radical hidroxil (∙OH) e podem ser realizados com UV/H2O2, Ozônio, Ferro-Fenton ou UV/H2O2/TiO2. Uma série de pesquisas para que o efluente gerado seja reutilizado ainda estão em andamento (ROSA et al, 2010b).

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Os POA´s apresentam como principais vantagens a degradação de diversos poluentes de naturezas químicas diferentes, mesmo que em baixas concentrações, e a não geração de resíduos.

Porém, a desvantagem observada neste processo por ROSA el al, 2010, refere-se ao residual de peróxido de hidrogênio presente no efluente tratado, independentemente da quantidade adicionada no início do tratamento, fazendo com que os tingimentos ficassem mais claros e, portanto, tendo que ser removido ao final do mesmo .

A fundamentação dos POA´s está relacionada basicamente à reação que ocorre entre os radicais livres formados e os poluentes orgânicos, gerando radicais orgânicos que reagem com o oxigênio desencadeando uma série de reações de degradação que, por fim, transformam-se em espécies inócuas como CO2 e H2O.

A formação dos radicais livres necessários ao processo é proveniente de reações entre um oxidante (sendo mais comumente utilizado o peróxido de hidrogênio H2O2 e o ozônio O3) e uma fonte de energia (podendo ser por radiação ultravioleta UV ou visível). Nos processos sem irradiação ainda há a utilização de catalisadores como íons metálicos e semicondutores (FIOREZE; SANTOS; SCHMACHTENBERG, 2013).

Tabela 4. Sistemas típicos de Processos Oxidativos Avançados (Fioreze, 2013).

Processo Homogêneo Heterogêneo

Com irradiação O3/UV Fotocatálise Heterogênea (TiO2/O2/UV) H2O2/UV O3/H2O2/UV Foto-Fenton Sem irradiação O3/HO∙ O3/Catalisador O3/H2O2 Reativo de Fenton

O trabalho de Morais et al (2014) verificou a toxicidade e remoção da cor de um efluente têxtil após sua irradiação com feixe de elétrons, não obtendo diminuição significativa para a toxicidade, porém reduzindo a cor a mais de 90% a partir da dose de 2,5 kGy, ou seja, 2,5 joules de energia por quilo de efluente irradiado.

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Rosa et al (2015) realizou um trabalho onde foi efetuado o tratamento de um efluente têxtil de tinturaria contendo corantes reativos a partir de fotocatálise homogênea, utilizando ultravioleta/peróxido de hidrogênio. Como resultado do seu trabalho, obteve uma taxa de descolorização do efluente acima de 92% e uma remoção do carbono orgânico total acima de 88% nos tratamentos realizados.

3.5.1.2. Tratamento por processos alternativos

Atualmente, muitos trabalhos estão sendo realizados na busca por tratamentos eficientes para os efluentes têxteis provenientes da tinturaria.

Carboim (2010) utilizou a técnica de eletroflotação para a remoção de cores de efluentes têxteis que continham corantes reativos, levando a uma redução drástica da turbidez, um leve aumento do pH (cerca de 10%) e um aumento, também de 10%, na temperatura do efluente ao final do tratamento.

Vasques et al (2011) realizou, em sua pesquisa, um método de adsorção dos corantes R016, RR2 e RR141 utilizando lodo residual da indústria têxtil, atingindo, a 25°C, uma quantidade máxima de corante adsorvido por unidade de massa de adsorvente de 81,30, 53,48 e 78,74 mg.g-1, respectivamente.

Casellato (2012) estudou a possibilidade da biodegradação de corantes de um efluente têxtil utilizando uma bactéria anaeróbia facultativa (Shewanella putrefaciens) na descoloração, obtendo como resultado, a 25°C e pH 8,5, a descoloração de sete, dos nove corantes do tipo azo presentes no efluente.

Santos et al (2015) analisou o tratamento de um efluente têxtil contendo o corante azul RB222 pelo fungo Pleurotus ostreatus avaliando a descoloração do efluente e a possibilidade de reutilização da biomassa em um novo ciclo de tratamento. Os resultados obtidos à temperatura de 25 ± 2ºC com agitação de 40 RPM e pH de 7,0 ± 0,8, avaliados por um período de 48 horas foram de 63,82% de descoloração em 24h, e 65,64% em 48 h, para o primeiro processo. Com a biomassa reutilizada, os resultados foram de 36,31% e 47,38% em 24 e 48 h, respectivamente.

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4. METODOLOGIA

A seguir, serão descritos todos os procedimentos adotados para realização dos ensaios desenvolvidos durante o projeto.

4.1. Desengomagem

Para iniciar o processo, foi medida a massa do tecido utilizado, obtendo-se um valor de 550 gramas, aproximadamente. A relação de banho foi determinada de acordo com o equipamento utilizado para tal, no caso 1:12, ou seja, para cada quilograma de tecido, foram utilizados 12 litros de água. Portanto, o volume de água para o banho do tecido em questão foi de 6,6 L.

Foi utilizado, no banho, um detergente na concentração de 1g·L-1 e a enzima alfa amilase, na concentração também de 1g·L-1 de banho, obtendo, 6,6 g de cada reagente.

O banho foi realizado por 20 minutos na temperatura de 60°C.

4.2. Alvejamento

4.2.1. Primeiro alvejamento

Para a massa de tecido em questão e a mesma relação de banho utilizada na desengomagem, foram calculadas as quantidades de reagentes necessárias para que fossem feitos os alvejamentos do tecido, de acordo com a Tabela 5, seguindo a receita sugerida pelo fabricante dos tensoativos.

Tabela 5. Reagentes utilizados no primeiro alvejamento.

Reagente Concentração Quantidade utilizada

Detergente 1 1 g·L-1 6,6 g Detergente 2 1 g·L-1 6,6 g Na2CO3 0,5 g·L -1 3,3 g NaOH 2 g·L-1 13,2 g H2O2 6 g·L-1 39,6 ml Metassilicato 0,5 g·L-1 3,3 g Sequestrante 1 g·L-1 6,6 g

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Foi adicionado 6,6 L de uma solução contendo os reagentes discriminados na tabela 5 e foi feita a lavagem à temperatura de 95°C por 60 minutos.

4.2.2. Segundo alvejamento

O segundo alvejamento foi realizado conforme o primeiro, diferenciando apenas pelas concentrações de alguns reagentes e a adição do branco óptico. A quantidade dos reagentes está descrita na Tabela 6.

Tabela 6. Reagentes utilizados no segundo alvejamento.

Detergente 1 1 g·L-1 6,6 g Na2CO3 0,5 g·L-1 3,3 g NaOH 1 g·L-1 6,6 g H2O2 2 mL/L 13,2 mL Metassilicato 0,2 g·L-1 1,32 g Sequestrante 1 g·L-1 6,6 g Branco óptico 0,5 % 2,75 g

Por fim, com adição de ácido sulfúrico, foi feito o ajuste do pH da solução, que deve estar entre 6,5 e 7,5 para a posterior adição da enzima catalase, que foi realizada em outro banho, na concentração de 1 mL por litro.

O tecido foi seco a 120°C por 10 minutos para a próxima etapa do beneficiamento.

4.3. Banho para pré-tratamento digital

Para a realização do banho para o pré-tratamento digital, foi feita uma solução de acordo com a receita recomendada pelos fabricantes do espessante e do anti-migrante, cujos reagentes e suas respectivas concentrações são descritas na Tabela 7.

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Tabela 7. Reagentes utilizados no banho de pré-tratamento digital.

Espessante 25 g·L-1 12.5 g Anti-migrante 50 g·L-1 25 g Uréia 80 g·L-1 40 g Na2CO3 20 g·L -1 10 g

Fazendo uso da máquina Foulard Mathis, calculou-se o pick up, ou seja, o grau de absorção do tecido, que deve estar entre 80 a 100%, para que haja um bom resultado na estampagem e uma boa fixação da cor. O cálculo foi feito através da Equação 1.

= × 100 (1) Onde:

MU = massa do tecido úmido

MS = massa do tecido seco.

Através do cálculo do pick up, a máquina foi calibrada para o banho. A especificações utilizadas se encontram na Tabela 8.

Tabela 8. Condições utilizadas para a vaporização do tecido.

Velocidade 1 m/min

Pick up 80%

Pressão 2 bar

O tecido foi seco novamente a 120°C por 10 minutos para o início da estampagem.

4.4. Estampagem digital

A estampagem foi feita pela máquina SPG Prints Ruby VII com 8 cores. É importante salientar que, devido ao sigilo industrial da empresa fornecedora do corante reativo utilizado no equipamento, não foi possível conhecer a classificação do mesmo.

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Realizou-se a vaporização do tecido, para a retirada do excesso de corante impregnado. Para isso, foi utilizado vapor superaquecido na temperatura de 105°C e umidade relativa de 80%. O tempo de permanência do tecido no vaporizador foi de 10 minutos, a velocidade do ventilador foi de 1200 rotações por minuto e o vapor utilizado era composto por 450 g de água por m3 de ar.

4.5. Tratamento posterior

Foram realizados quatro banhos no tecido após a vaporização descrita no item anterior. Para este tratamento foi utilizada uma relação de banho de 1:12, que é recomendada para trabalhar-se na lavadora Suzuki, perfazendo um volume de água de 6,6 L por banho.

Os reagentes, tempo e temperatura utilizados em cada banho se encontram na Tabela 9.

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Tabela 9. Condições utilizadas nos banhos feitos posteriormente. 1 º B A N H O Reagente Anti-migrante Concentração 0,25 g·L-1 Quantidade 1,65 g Temperatura 30°C Tempo 10 min 2 º B A N H O Reagente Anti-migrante Concentração 0,25 g·L-1 Quantidade 1,65 g Temperatura 30°C Tempo 10 min 3 º B A N H O Reagente Dispersante Concentração 0,25 g·L-1 Quantidade 1,65 g Temperatura 80°C Tempo 20 min 4 º B A N H O Reagente - Concentração - Quantidade - Temperatura 30°C Tempo 10 min

O efluente residual dos quatro banhos foi coletado e neutralizado com ácido sulfúrico para os posteriores tratamentos.

4.6. Tratamento do efluente

4.6.1. Tratamento por fotocatálise

Fazendo uso de um reator fotocatalítico com capacidade para 10 L e 24 W de potência, adicionou-se a quantidade pré-estabelecida de peróxido de hidrogênio ao efluente, fez-se a diluição, quando necessário, e acrescentou-se o mesmo ao reservatório, retirando-se amostras de 15 em 15 minutos para a leitura da absorbância.

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A análise fatorial empregada leva em conta a concentração de peróxido de hidrogênio no efluente, a potência irradiada pelas lâmpadas de ultravioleta e o fator de diluição utilizado, fazendo uso de três pontos centrais, como se vê na Tabela 10.

Tabela 10. Condições e os respectivos fatores utilizados na análise estatística.

H2O2 Potência Diluição

Fator H2O2 [mol/L] Fator Potência (W) Fator Diluição

-1 8,76·10-3 -1 8 -1 puro 1 2,63·10-2 -1 8 -1 puro -1 8,76·10-3 1 24 -1 puro 1 2,63·10-2 1 24 -1 puro -1 8,76·10-3 -1 8 1 1:4 1 2,63·10-2 -1 8 1 1:4 -1 8,76·10-3 1 24 1 1:4 1 2,63·10-2 1 24 1 1:4 0 1,75·10-2 0 16 0 1:2 0 1,75·10-2 0 16 0 1:2 0 1,75·10-2 0 16 0 1:2 4.6.2. Tratamento físico-químico

Para a realização do tratamento físico-químico foi utilizado o equipamento Jar Test (PoliControl – FlocControl III). Adicionou-se quantidades pré-estabelecidas de PAC e polímero, durante um agitação de 100 rpm por 3 minutos e, em seguida, 50 rpm por 10 minutos. Por fim, esperou-se decantar e o efluente foi filtrado. A massa residual foi seca em estufa a 100°C e pesada para posterior análise da quantidade de lodo gerado.

As quantidades de PAC e polímero utilizadas estão descritas na Tabela 11.

Tabela 11. Quantidade dos reagentes utilizados no tratamento físico-químico.

Efluente PAC Polímero

Diluído (1:4) 20 mL 20 mL

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Após o tratamento físico-químico, foi realizada a comparação entre o mesmo e o tratamento fotocatalítico, levando em consideração a coloração dos efluentes tratados, medidos através de suas absorbâncias.

Por fim, realizou-se o alvejamento e o tratamento posterior à estampagem digital, ambos utilizando água de reabastecimento e o efluente tratado por fotocatálise, afim de comparar o grau de brancura do tecido pós alvejamento e a cor da estampa ao final do processo.

Para a medição do grau de brancura, foi utilizado o método Ganz Griesser, por espectrofotometria visível (Konica Minolta CM 1600 d). A leitura foi efetuada sob iluminante D65-10°. É sabido que quanto maior o valor de WI, maior é o grau de brancura.

A intensidade colorística (K/S) das amostras também foram determinadas por espectrofotometria visível, sob mesmo iluminante utilizado para o grau de brancura. É sabido que quanto maior o valor de K/S maior a intensidade de cor.

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5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1. Resultados obtidos para o planejamento fatorial

Os experimentos realizados, bem como a combinação de fatores utilizados em cada um deles são apresentados na Tabela 12.

Tabela 12. Combinação de fatores em cada experimento realizado.

Experimento Fator [H2O2] Fator Potência Fator Diluição Ensaio 1 -1 -1 -1 Ensaio 2 1 -1 -1 Ensaio 3 -1 1 -1 Ensaio 4 1 1 -1 Ensaio 5 -1 -1 1 Ensaio 6 1 -1 1 Ensaio 7 -1 1 1 Ensaio 8 1 1 1 Ensaio 9 0 0 0 Ensaio 10 0 0 0 Ensaio 11 0 0 0

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5.1.1. Ensaio 1

O primeiro ensaio é apresentado na Figura 4, podendo-se observar que a diminuição da absorbância não foi significativa, alcançando uma eficiência de descoloração de apenas 4,65%.

Figura 4. Absorbância em função do tempo para o ensaio 1.

5.1.2. Ensaio 2

Na Figura 5 é possível observar que, a partir do tempo de residência no reator de 20 minutos, não houve mudança significativa na absorbância e, por isso, o experimento foi interrompido em 90 minutos, resultando em um índice de descoloração de 28,6%.

0,6200 0,6300 0,6400 0,6500 0,6600 0,6700 0,6800 0,6900 0 20 40 60 80 100 120 140 A b s Tempo (min)

Ensaio 1

(41)

5.1.3. Ensaio 3

Como observado na Figura 6, o ensaio 3 não foi eficiente na descoloração do efluente.

0,0000 0,1000 0,2000 0,3000 0,4000 0,5000 0,6000 0,7000 0,8000 0,9000 0 20 40 60 80 100 A b s Tempo (min)

Ensaio 2

0,5800 0,5850 0,5900 0,5950 0,6000 0,6050 0,6100 0,6150 0,6200 0,6250 0,6300 0,6350 0 20 40 60 80 100 A b s Tempo (min)

Ensaio 3

(42)

5.1.4. Ensaio 4

Pode-se visualizar, através da Figura 7, que houve um decaimento significativo da descoloração nos primeiros 15 minutos de experimento, porém, após este tempo de residência, a diminuição cessou, obtendo-se uma eficiência de 11,67%.

5.1.5. Ensaio 5

No ensaio 5 pode-se observar que o decaimento foi relativamente significativo, alcançando uma eficiência de descoloração de 75,24%, como visto na Figura 8.

0,6000 0,6100 0,6200 0,6300 0,6400 0,6500 0,6600 0,6700 0,6800 0,6900 0 10 20 30 40 50 60 70 A b s Tempo (min)

Ensaio 4

(43)

5.1.6. Ensaio 6

Na Figura 9 é possível perceber que não houve descoloração significativa durante todo o experimento, resultando em uma eficiência de apenas 25,3%.

0,0000 0,0200 0,0400 0,0600 0,0800 0,1000 0,1200 0,1400 0 20 40 60 80 100 120 140 A b s Tempo (min)

Ensaio 5

0,0000 0,0200 0,0400 0,0600 0,0800 0,1000 0,1200 0,1400 0 20 40 60 80 100 120 140 A b s Tempo (min)

Ensaio 6

(44)

5.1.7. Ensaio 7

A Figura 10 mostra que o decaimento da cor no ensaio 7 foi significativamente alto, alcançando uma eficiência de 71,18%.

5.1.8. Ensaio 8

Como visto na Figura 11, o ensaio 8 obteve o mais alto índice de descoloração, chegando a uma eficiência de 81,8%.

0,0000 0,0200 0,0400 0,0600 0,0800 0,1000 0,1200 0 20 40 60 80 100 120 140 A b s Tempo (min)

Ensaio 7

(45)

5.1.9. Ensaio 9

No ensaio 9, a partir de 60 minutos de residência no reator, o efluente não apresentou mudança significativa na descoloração, como visto na Figura 12, resultando em uma eficiência de 48,1%.

0,0000 0,0200 0,0400 0,0600 0,0800 0,1000 0,1200 0,1400 0,1600 0 20 40 60 80 100 120 A b s Tempo (min)

Ensaio 8

0,0000 0,0500 0,1000 0,1500 0,2000 0,2500 0 20 40 60 80 100 120 140 A b s Tempo (min)

Ensaio 9

(46)

5.1.10. Ensaio 10

Para o ensaio 10, também não houve mudança significativa na descoloração a partir de 75 minutos, conforme a Figura 13, alcançando uma eficiência de 44,28%.

O ensaio 11 foi obtido através da média dos ensaios 9 e 10, já que estes apresentaram resultados muito próximos.

Na Tabela 13 é possível observar as eficiências atingidas em cada experimento realizado. Nota-se que o ensaio 8 se destaca dos demais com a maior eficiência (81,80%), portanto, as condições características deste ensaio serão escolhidas para a obtenção do efluente tratado. 0,0000 0,0200 0,0400 0,0600 0,0800 0,1000 0,1200 0,1400 0,1600 0,1800 0,2000 0 20 40 60 80 100 120 140 A b s Tempo (min)

Ensaio 10

(47)

Tabela 13. Eficiência obtida em cada ensaio realizado.

Experimento Abs inicial Abs final Eficiência (%)

Ensaio 1 0,6554 0,6247 4,68 Ensaio 2 0,8147 0,5817 28,60 Ensaio 3 0,5859 0,6112 0,00 Ensaio 4 0,6844 0,6045 11,67 Ensaio 5 0,129 0,0319 75,27 Ensaio 6 0,1079 0,0806 25,30 Ensaio 7 0,1138 0,0328 71,18 Ensaio 8 0,15 0,0273 81,80 Ensaio 9 0,2021 0,1049 48,10 Ensaio 10 0,1739 0,0969 44,28 Ensaio 11 0,188 0,1009 46,33

5.2. Modelagem e superfícies de resposta

O modelo que melhor se ajustou aos ensaios propostos foi o hiperbólico, resultando na Equação 2, a seguir.

Y = 39,8582+25,9213·X3-8,7704·X32+5,8887·(X1·X2)-9,2137·(X1·X3)+9,0988·(X2·X3) (2)

5.2.1. Análise do modelo ANOVA

Como pode ser observado na Tabela 14, os valores das variâncias estão próximos dos 100% e o valor do coeficiente de correlação múltipla está próximo da unidade, indicando que o modelo está ajustado aos dados experimentais.

Tabela 14. Análise da variância do modelo mais ajustado ao experimento, para 95% de nível de confiança

Fonte de Variação Soma Quadrática Graus de Liberdade Média

Quadrática Teste F Regressão 7290,237 6 1215,039 Resíduos 614,203 4 153,551 7,913 Falta de Ajuste 606,906 2 303,453 Erro Puro 7,297 2 3,649 83,169 Total 7985,793 10 % de variância explicada = 91,29

% máxima variância explicável = 99,909

Coeficiente de Determinação (R2) = 0,9129

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5.2.2. Superfícies de resposta

Nas Figuras 14, 15 e 16, é possível observar as superfícies de resposta, demonstrando as influências mútuas entre os fatores estudados.

(49)

Figura 15. Influências mútuas entre Diluição e Concentração de H2O2

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De acordo com as Figuras 14, 15 e 16, onde observaram-se as influências múltiplas entre os fatores Diluição (D), Potência (P) e Concentração de Peróxido de Hidrogênio ([H2O2]), pode-se concluir que D possui maior influência entre os fatores, enquanto que P e [H2O2] possuem influência semelhantes.

5.3. Comparação efluente tratado versus água de reabastecimento

5.3.1. Alvejamento

Através dos experimentos realizados, nota-se que não houve diferença significativa entre o tecido alvejado com o efluente e o tecido alvejado com água de reabastecimento. Isso pode ser observado no gráfico da Figura 17, onde a linha verde representa o tecido sem alvejamento, a linha cinza o tecido alvejado com água de reabastecimento e a linha azul o tecido alvejado com o efluente tratado.

Figura 17. Comparação do grau de brancura pós alvejamento.

Os valores de WI (índice de Granz Griesser) obtidos foram 29,576 pra o tecido tratado com o efluente e 25,502 para o tecido tratado com água de reabastecimento. A diferença entre ambos não foi considerada significativa, haja visto que o índice registrado com o alvejamento efetuado com a água de reuso ficou ligeiramente maior.

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5.3.2. Tratamento posterior à estampagem digital

Comparou-se as cores verde e azul nos dois tecidos estampados em questão. Percebe-se, através das Figuras 18 e 19, que, assim como no alvejamento, não houve diferença significativa entre as cores observadas. Nota-se, ainda, que o padrão branco é representado pela linha verde e a leitura nos tecidos lavados com água de reabastecimento e com o efluente tratado são representados pelas linhas azul e cinza, respectivamente.

Figura 18. Comparação da cor verde na estampa do tecido lavado.

Os valores de K/S (intensidade colorística) obtidos foram 7,08 pra o tecido tratado com o efluente e 3,84 para o tecido tratado com água de reabastecimento, ambos avaliados no comprimento de onda de 430 nm.

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Figura 19. Comparação da cor azul na estampa do tecido lavado.

Os valores de K/S (intensidade colorística) obtidos foram 0,69 pra o tecido tratado com o efluente e 0,43 para o tecido tratado com água de reabastecimento, ambos lidos no comprimento de onda de 670 nm.

5.4. Comparação tratamento físico-químico versus tratamento fotocatalítico

5.4.1. Tratamento físico-químico

Tabela 15. Resultados obtidos para o tratamento físico-químico.

Efluente Abs inicial Abs final Eficiência (%) [Lodo] (g∙L-1)

Diluído (1:4) 0,1079 0,0145 86,56 0,1314

Puro 0,8147 0,1663 79,59 0,3887

A Tabela 15 mostra as absorbâncias inicial e final lidas para o efluente puro e para o efluente diluído (1:4), o cálculo das eficiências de descoloração obtidas através da leitura das absorbâncias e as respectivas quantidades de lodo gerado ao final de cada experimento.

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5.4.2. Comparação entre os tratamentos realizados

Tabela 16. Comparação entre os dois tratamentos realizados.

Eficiência (%) Físico-químico Eficiência (%) Fotocatalítico Efluente puro 79,59 28,6 Efluente diluído (1:4) 86,56 81,8

Com base nos resultados demonstrados na Tabela 16, pode-se observar que o tratamento físico-químico apresentou melhor eficiência em ambos os efluentes (diluído e puro) quando comparado ao tratamento fotocatalítico. Sabe-se, ainda, que os valores das eficiências encontradas para o tratamento fotocatalítico apresentados para comparação foram os de maior eficiência para os dois tipos de efluentes considerados.

Porém, é importante lembrar que há a geração de lodo decorrente do processo físico-químico, o que trona o processo mais complexo já que deve haver um destino final para esse resíduo, enquanto que no processo fotocatalítico há apenas a geração de espécies inócuas (H2O e CO2), as quais são facilmente absorvidas pelo meio ambiente.

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6. CONCLUSÕES

Através do presente trabalho, foi possível concluir que, apesar da eficiência de descoloração apresentar maior valor para o tratamento físico-químico, quando comparado ao fotoquímico, o último se torna mais viável quando se sabe que, para o efluente estudado, não há geração de subprodutos e o mesmo pode ser reutilizado em todos os itens relacionados à estamparia digital (alvejamento, preparação e lavagem). Como já foi dito, o tratamento físico-químico leva à geração de um lodo que deve ser prensado, seco e enviado para a incineração, o que acarreta em uma série de cuidados que devem ser levados em conta na escolha dessa técnica.

Além disso, através dos experimentos realizados, pode-se perceber também que, não houve diferença significativa no grau de brancura do alvejamento, tampouco na intensidade colorística do tratamento posterior à estampagem, quando se compara o tecido tratado com água de reabastecimento e com o efluente tratado.

Concluiu-se também, através da análise estatística, que a maior eficiência foi obtida com a maior concentração de peróxido de hidrogênio estudada (2,63·10-2 mol∙L-1), a maior potência alcançada pelo reator utilizado (24 W) e a maior diluição proposta (1:4). Isso se deve, possivelmente, à dificuldade encontrada pelo peróxido de hidrogênio em decompor altas concentrações de compostos orgânicos, fazendo com que a diluição se torne uma alternativa a esse inconveniente. Além disso, é importante salientar que, no projeto proposto pelo presente trabalho, a diluição do efluente é realizada com água de reabastecimento somente da primeira vez, sendo utilizada a água tratada por fotocatálise para diluir os seguintes efluentes.

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7. SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS

- Estudar a influência da potência irradiada por m²

- Analisar o tempo de residência de radicais livres

- Determinar a quantidade otimizada de peróxido de hidrogênio na formação de radicais livres.

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8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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